Die meisten Gewässer enthalten winzige Plastikpartikel, die bei der Eisbildung an der Oberfläche hängen bleiben. Doch wenn das Eis schmilzt, verändern sich die Mikroplastikpartikel. Laut einer kürzlich durchgeführten Studie veröffentlicht In Umweltwissenschaft und -technologiekönnten die aufgetauten Partikel größer sein und je nach Polymertyp schneller sinken oder schwimmen. Die Autoren der Studie sagen, dass das Einfrieren die Umweltauswirkungen von Mikroplastik verändern könnte, einschließlich ihrer Ansammlung in Süßwasserseen oder Flusssedimenten.
Die Polymere, die Mikroplastik produzieren, verhalten sich in der Umwelt unterschiedlich. Polyethylen (PE) beispielsweise ist weniger dicht als Wasser und schwimmt, während Polyurethan (PU) und Polytetrafluorethylen (PTFE) dichter als Wasser sind und auf den See- und Meeresboden sinken. Auftrieb sowie Partikelgröße, Salzgehalt und andere Umweltbedingungen beeinflussen, ob das Mikroplastik an der Wasseroberfläche bleibt oder im Sediment vergraben wird. Um zu verstehen, wie sich das Gefrieren auf PE-, PU- und PTFE-Partikel auswirkt, führten Chunjiang An und Kollegen Laborexperimente mit Süß- und Salzwasser durch.
An und die Forschungsgruppe begannen mit Partikeln jedes Polymers (zwischen 6 und 10 Mikrometer) in separaten Lösungen, die von Süßwasser bis zum Salzgehalt von Meerwasser reichten. Das Team fror die Proben 24 Stunden lang ein und taute sie dann vollständig auf. Im Süßwasser vergrößerten sich die Partikel aller drei Polymere nach dem Einfrieren im Vergleich zu einer 24 Stunden lang kühl gehaltenen Kontrollprobe. Insbesondere beobachteten sie eine größere Veränderung (46 %) bei PE, einem Polymer, das Wasser abweist, als die Zunahme (9 %) bei PU, einem Polymer, das Wasser anzieht, was – so vermuten die Forscher – dazu führt, dass sich die Partikel nach dem Einfrieren stärker verteilen.
Als jedoch der Salzgehalt in den Proben zunahm, hatte das Gefrieren im Vergleich zu den Kontrollproben bei niedriger Temperatur keinen Einfluss auf die Partikelgröße der Polymere. Die Forscher vermuten, dass Salzwasserkanäle in den Eisstrukturen eingeschlossenen Partikeln Raum geben, um zu verhindern, dass sie sich zusammendrücken und zu größeren Klumpen zusammenfügen.
Als nächstes untersuchten die Forscher die Kräfte hinter den Partikelbewegungen, die sie in den Experimenten beobachteten. Dabei setzten sich nach dem Gefrier-Tau-Zyklus mehr PTFE- und PU-Mikroplastik am Boden der Becher ab als vorher. Anhand von Berechnungen des Gleichgewichts zwischen Gravitations-, Auftriebs- und Widerstandskräften auf die Partikel schätzten sie, dass die Partikel nach dem Gefrieren und Auftauen aus Eis aufgrund der erhöhten Auftriebskraft auf die Partikel schneller im Wasser aufsteigen (PE) oder sinken (PFTE und PU).
Die Forscher räumen ein, dass die in dieser Studie verwendete Gefrierperiode kürzer ist als in natürlichen Umgebungen, wo das Gefrieren mehrere Monate oder Jahre dauern kann. Daher liefern diese Untersuchungen ihrer Meinung nach eine grundlegende Untersuchung des Schicksals verschiedener Polymerpartikel, wenn sie in kalten Regionen aus dem Eis freigesetzt werden, und weisen darauf hin, dass selbst schnelles Gefrieren die Menge an Mikroplastik, die sich in Sedimenten absetzt, beschleunigen könnte.
Weitere Informationen:
Zhikun Chen et al., Aufdeckung der durch Gefrieren verursachten Veränderung des Mikroplastikverhaltens und ihrer Auswirkungen auf das Mikroplastik, das aus saisonalem Eis freigesetzt wird, Umweltwissenschaft und -technologie (2024). DOI: 10.1021/acs.est.4c05322